石油主要是碳?xì)浠衔铮遣煌細(xì)浠衔锏幕旌?，組成石油的化學(xué)元素主要是碳（83%～87%）、氫（11%～14%），其余為硫（0.06%～0.8%）、氮（0.02%～1.7%）、氧（0.08%～1.82%）及微量金屬元素（鎳、釩、鐵、銻等）。由碳和氫化合形成的烴類構(gòu)成石油的主要組成部分，占95%～99%，烴類按其結(jié)構(gòu)分為：烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等。微生物在石油原油形成過程中的作用具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.微生物本身形成原油

微生物由蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物組成，這些生物大分子都是良好的成烴母質(zhì)，在自溶后會轉(zhuǎn)化和釋放大量的烴類，這些烴類構(gòu)成原油的一小部分。微生物存在于現(xiàn)代沉積的各種環(huán)境中，沉積物中微生物濃度最高可達(dá)5×1011 cells/g，其含量高達(dá)干沉積物重量的1%，因此對沉積物中總有機(jī)碳（TOC）的貢獻(xiàn)可能達(dá)到50%。相對于有氧沉積環(huán)境，缺氧沉積環(huán)境有機(jī)碳沉積速率和有機(jī)質(zhì)H/C原子比可分別提高50%和80%。而缺氧沉積環(huán)境有機(jī)碳沉積速率和有機(jī)質(zhì)H/C原子比的升高則與缺氧沉積環(huán)境利于有機(jī)質(zhì)保存和微生物發(fā)育有關(guān)。微生物通過酶作用對細(xì)胞中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行分解來獲取代謝的能量來源和物質(zhì)基礎(chǔ)，蛋白質(zhì)和碳水化合物降解后提供了氨基酸和糖，供細(xì)菌利用，而類脂化合物作為不活躍降解產(chǎn)物則保存在藻細(xì)胞中。因此，細(xì)菌對有機(jī)母質(zhì)的降解也有利于有機(jī)母質(zhì)中成烴組分（類脂化合物）的保存與富集。

2.微生物催化沉積于海底的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為石油

微生物促使海洋中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為烷烴和芳香烴。模擬研究表明：細(xì)菌能使異氧黃花藻的產(chǎn)氣率提高35.9%～64.5%，并可提高產(chǎn)物中烴氣 / 非烴氣的比值。同時，細(xì)菌對海洋中有機(jī)質(zhì)的降解作用能使烷烴的產(chǎn)出量顯著提高，同時使正構(gòu)烷烴的碳數(shù)分布范圍縮小。此外，微生物能將海底沉積的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化成烴。在低演化階段，微生物對有機(jī)質(zhì)的改造可以使有機(jī)質(zhì)直接轉(zhuǎn)化為石油烴類；沉積物樣品經(jīng)微生物發(fā)酵后，生烴潛力明顯增強(qiáng)，包括飽和烴和芳烴在內(nèi)的烴類含量顯著增加，同時正構(gòu)烷烴樣品中輕組分增加。模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在藻類有機(jī)質(zhì)受熱降解之前，微生物的生物降解作用對藻類母質(zhì)的改造廣泛存在，微生物的生物催化有利于海底沉積的有機(jī)質(zhì)向更有利于烴類生成的方向轉(zhuǎn)化。

3.微生物對有機(jī)質(zhì)的“熟化”和改造

微生物不僅可使有機(jī)質(zhì)向更有利于生烴的物質(zhì)轉(zhuǎn)化，還可使有機(jī)質(zhì)中表征成熟度的一些指標(biāo)趨向于“成熟”值。經(jīng)微生物發(fā)酵的未熟或低熟源巖樣品，生物構(gòu)型的藿烷消失，地質(zhì)構(gòu)型藿烷和γ蠟烷大量出現(xiàn)，各項(xiàng)異構(gòu)化參數(shù)接近或達(dá)到“終點(diǎn)值”，反映出溫度不是影響藿烷“成熟度”指標(biāo)的唯一因素，微生物的參與和改造可以使未熟或低熟有機(jī)質(zhì)發(fā)生“熟化”作用，形成石油烴類。由微生物直接合成或由微生物殘余物熱降解而來的正構(gòu)烷烴無特定奇偶優(yōu)勢，沉積物隨著埋藏深度的增加而逐漸消失的正構(gòu)烷烴奇偶優(yōu)勢過程與微生物作用有關(guān)，它起因于與細(xì)菌有關(guān)的無特定奇偶優(yōu)勢的正構(gòu)烷烴的不斷生成，沖淡了原先在沉積中存在的奇偶優(yōu)勢。未熟有機(jī)質(zhì)發(fā)酵后，低碳數(shù)和偶碳數(shù)正構(gòu)烷烴含量的增加、類異戊二烯烴的檢出及植烷優(yōu)勢的出現(xiàn)可能主要與微生物生源有關(guān)。

一些極端微生物依賴原油中脂肪烴和低碳數(shù)氣態(tài)烴類生存，其活動減少了原油中烴類組分和濕氣組分，增加了原油密度、硫含量、酸度和黏度。然而，在溫度超過80℃的地下深處，原油中的烴和其他組分會被一些極端嗜熱微生物降解而成為重油，產(chǎn)生大量甲烷氣體，使其成為可被開采的對象。研究發(fā)現(xiàn)，一些極端微生物降解作用似乎也可以對油藏起到消毒作用，能夠使得那些曾遭受過微生物降解的深埋油藏在上升折返到地表淺處后，不再被后來的微生物降解或改造。